【手続補正書】
【提出日】平成18年4月12日(2006.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
充電装置４は、定電圧電源回路１０、マイコン１４、電圧比較回路１５、ＰＷＭ制御回路１６を有している。また、整流回路８と１次巻線２２を接続する回路上には、ＭＯＳＦＥＴ１８が介挿されている。定電圧電源回路１０は、マイコン１４等の電源となる。
ＰＷＭ制御回路１６は、ＭＯＳＦＥＴ１８を断続的にオン・オフさせる回路である。ＭＯＳＦＥＴ１８が断続的にオン・オフされることによって、トランス２０の１次巻線２２に通電される電力が増減調節される。ＰＷＭ制御回路１６には、抵抗１７を介して動作電圧が入力される。
トランス２０の１次巻線２２に通電された電力は、トランス２０の２次巻線２４に出力される。トランス２０の２次巻線２４には、ダイオード３２、コンデンサ３４、抵抗３６が接続されている。２次巻線２４に出力される電力はダイオード３２とコンデンサ３４によって整流・平滑される。その整流・平滑された電力は、電池パック４０の２次電池４２に供給される。そのときの充電電流は、抵抗３６にかかる電圧によって検出される。その抵抗３６にかかる電圧は電圧比較回路１５に入力される。
電池パック４０は、２次電池４２とサーミスタ４４を有している。サーミスタ４４は、２次電池４２の近傍に設けられており、２次電池４２の温度に応じてその抵抗値が変化する。サーミスタ４４には定電圧電源が入力され、抵抗３８との分圧値から２次電池４２の温度を知ることができる。その分圧値はマイコン１４に入力される。
マイコン１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏ等を備えている。マイコン１４には、２次電池４２の温度状態から充電電流の目標値を決定するプログラムが用意されている。２次電池４２を充電するとき、充電電流が過大であると２次電池を著しく劣化させる。そのため、充電電流は２次電池４２の温度状態に基づいて設定されることが好ましい。設定された充電電流の目標値は、電圧に変換されて電圧比較回路１５に出力される。
電圧比較回路１５は、抵抗３６にかかる電圧とマイコン１４から入力された電圧を比較する。即ち、充電電流の検出値と充電電流の目標値を比較することとなる。検出値が目標値より大きければ、ＰＷＭ制御回路１６にデューティ比を小さくするように指令する。検出された充電電流が目標値より小さければ、ＰＷＭ制御回路１６にデューティ比を大きくするように指令する。この指令は、フォトカプラ３０を介してＰＷＭ制御回路１６に入力される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
ステップＳ８では、充電電流が検出される。詳しくは、抵抗３６にかかる電圧が電圧比較回路１５に入力される。
ステップＳ１０では、充電電流の検出値と充電電流の目標値とが比較される。詳しくは、電圧比較回路１５によって、抵抗３６にかかる電圧（ステップＳ８）とマイコン１４の出力電圧（ステップＳ６）とが比較される。その比較に基づいて、電圧比較回路１５はフォトカプラ３０を介してＰＷＭ制御回路１６にデューティ比の増減を指令する。前者の方が大きい場合はデューティ比は減少され、後者の方が大きい場合は増加される。
ステップＳ１２では、充電電流がステップＳ６で設定された目標値となるようにデューティ比が調節される。電圧比較回路１５の指令に基づき、ＰＷＭ制御回路１６はデューティ比を増減調節する。このデューティ比をデューティ比Ｙとする。このデューティ比Ｙは、２次電池４２が異常に発熱したりしないデューティ比であって、２次電池４２が許容する最大の充電電流が得られるデューティ比である。即ち、２次電池４２は許容する最大の充電電流で充電される。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
ステップＳ１４では、ＰＷＭ制御回路１６がリミッタを作動する場合としない場合とが起こりうる。ＭＯＳＦＥＴ１８はステップＳ１２で増減調節されたデューティ比に基づいてオンされる。図６に示したように、ＭＯＳＦＥＴ１８がオンされている間、ＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳは増加する。そのときＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳが、リミッタが作動する電流値に到達するとリミッタが作動する。ＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳが、リミッタが作動する電流値に到達しなければリミッタは作動しない。リミッタが作動する場合はステップＳ２０に進む。リミッタが作動しない場合はステップＳ１６に進む。
ステップＳ１６では、ステップＳ１２で増減調節されたデューティ比Ｙで充電が行われることとなる。このデューティ比Ｙで電力が通電されることにより、２次電池４２が許容する最大の充電電流で充電が行われる。このとき、ＭＯＳＦＥＴ１８の温度上昇幅ΔＴが限界の温度上昇幅ΔＴ１を超えることはない。
ステップＳ２０では、デューティ比Ｙとは異なるデューティ比で充電が行われる。このデューティ比をデューティ比Ｘとする。このデューティ比Ｘは、ＰＷＭ制御回路１６のリミッタによってＭＯＳＦＥＴ１８のオン期間が制限されたデューティ比である。従って、このときＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳは、ＭＯＳＦＥＴ１８の温度を限界の温度上昇幅ΔＴ１だけ上昇させる電流である。即ち、充電装置４はＭＯＳＦＥＴ１８が許容する最大の充電電力を通電する。このとき、充電電流が２次電池４２が許容する値を超えることはない。次にステップＳ１８へ進む。
ステップＳ１８では、２次電池４２の充電が終了したか否かが判断される。充電が終了するとエンドとなる。充電が終了していなければ、ステップＳ４に戻る。以上の流れによって、２次電池４２は満充電となるまで充電が続けられる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
図８は、上述の流れによって電池パック４０を充電したときの充電電流と充電電圧の関係の一例を示している。図中、点Ａ−点Ｂ−点Ｃを結ぶ実線Ｌは、電源電圧が１８０Ｖの場合を示している。点Ａ−点Ｄ−点Ｅを結ぶ実線Ｍは、電源電圧が２２０Ｖの場合を示している。点Ａ−点Ｆ−点Ｇを結ぶ実線Ｈは、電源電圧が２６０Ｖの場合を示している。充電開始時において２次電池４２の電圧はＶＥであり、充電終了時における２次電池４２の電圧はＶＦである。
電源電圧が１８０Ｖの場合を説明する。充電開始時における充電電流と充電電圧の関係は点Ａで表される。充電の進行に伴って、充電電流と充電電圧の関係は点Ａから点Ｂに移動する。充電初期では充電電圧が低い。同じ充電電力を通電しても、充電電圧が低いほど２次電池４２へ流れ込む充電電流は大きくなる。そのため、充電初期においてＭＯＳＦＥＴ１８が許容する最大の電力で充電を行うと、充電電流が２次電池４２が許容できる値を超えてしまう。即ち、点Ａから点Ｂの間では、２次電池４２が許容する充電電流から充電電力が制限され、２次電池４２が許容する充電電流ＣＸで充電されている。このとき、ＭＯＳＦＥＴ１８はデューティ比Ｙでスイッチングされている。点Ａから点Ｂの間では、図７のフローチャートにおいて、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ８、ステップＳ１０、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ１６、ステップＳ１８、再びステップＳ４、ステップＳ６、・・、のサイクルが繰り返されている状態である。点Ａから点Ｂの間では、充電の進行に伴って充電電圧が上昇するため、充電電力が増加していく。
充電が進行すると、充電電流と充電電圧の関係は曲線ＢＣで示される関係へと変化する。点Ｂから点Ｃへの間では、充電電力が一定となっている。これは、ＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳが、ＰＷＭ制御回路１６のリミッタによって所定の値に制限されていることを示す。電源電圧が１８０Ｖであるため、その電流ＣＳの制限値はＣＳ１である。従って、このときのＭＯＳＦＥＴ１８の温度上昇幅ΔＴは、ＭＯＳＦＥＴ１８が許容する限界の温度上昇幅ΔＴ１となる。よって、充電装置４は安全に利用される限界の充電電力で充電していることとなる。なお、電源電圧が１８０Ｖであって電流ＣＳの制限値がＣＳ１であるため、ＭＯＳＦＥＴ１８は電力ＣＰ１を通電していることとなる。点Ｂ以降は、図７のフローチャートのステップＳ１４において常にＹＥＳとなる。点Ｂから点Ｃへの間では、ステップＳ４、ステップＳ６、ステップＳ８、ステップＳ１０、ステップＳ１２、ステップＳ１４、ステップＳ２０、ステップＳ１８、再びステップＳ４、ステップＳ６、・・、のサイクルが繰り返されている状態である。
上述のように、充電装置４では、充電電圧が低い充電初期においては、２次電池４２が許容する最大の充電電流で充電する。充電の進行に伴って充電電力が上昇してＭＯＳＦＥＴ１８が許容する最大の充電電力に達すると、その充電電力を維持して充電する。充電装置４は、充電の開始から充電の終了まで安全に利用される限界の充電電力で充電していることとなる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
電源電圧が２２０Ｖの場合を説明する。点Ａから点Ｄの間では、電源電圧が１８０Ｖの場合と同様に、２次電池４２の保護の観点から充電電力が制限されている。充電の進行に伴い、充電電流と充電電圧の関係は曲線ＤＥで示される関係に変化する。このとき、電源電圧１８０Ｖの場合と同様に、ＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳが、ＰＷＭ制御回路１６のリミッタによって所定の値に制限されていることを示す。電源電圧が２２０Ｖであるため、その電流ＣＳの制限値はＣＳ２である。このときのＭＯＳＦＥＴ１８の温度上昇幅ΔＴは、ＭＯＳＦＥＴ１８が許容する限界の温度上昇幅ΔＴ１となる。よって、充電装置４は安全に利用される限界の充電電力で充電していることとなる。なお、電源電圧が２２０Ｖであって電流ＣＳの制限値がＣＳ２であるため、ＭＯＳＦＥＴ１８は電力ＣＰ２を通電していることとなる。
電源電圧が２６０Ｖの場合を説明する。点Ａから点Ｆの間では、電源電圧が１８０Ｖの場合と同様に、２次電池４２の保護の観点から充電電力が制限されている。充電の進行に伴い、充電電流と充電電圧の関係は曲線ＦＧで示される関係に変化する。このとき、電源電圧１８０Ｖの場合と同様に、ＭＯＳＦＥＴ１８を流れる電流ＣＳが、ＰＷＭ制御回路１６のリミッタによって所定の値に制限されていることを示す。電源電圧が２６０Ｖであるため、その電流ＣＳの制限値はＣＳ３である。このときのＭＯＳＦＥＴ１８の温度上昇幅ΔＴは、ＭＯＳＦＥＴ１８が許容する限界の温度上昇幅ΔＴ１となる。よって、充電装置４は安全に利用される限界の充電電力で充電していることとなる。なお、電源電圧が２６０Ｖであって電流ＣＳの制限値がＣＳ３であるため、ＭＯＳＦＥＴ１８は電力ＣＰ３を通電していることとなる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
図１５のステップＳ１０では、充電電流の検出値と充電電流の目標値とが比較される。詳しくは、電圧比較回路１５によって、抵抗３６にかかる電圧（ステップＳ８）と基準電圧回路１２６の出力電圧（ステップＳ６）とが比較される。その比較に基づいて、電圧比較回路１５はフォトカプラ３０を介してＰＷＭ制御回路１６にデューティ比の増減を指令する。前者の方が大きい場合はデューティ比は減少され、後者の方が大きい場合は増加される。
図１５のステップＳ１４でリミッタ機能が作動し、ステップＳ２０でデューティ比が制限されると充電電流は減少する。即ち、充電電流はマイコン１４が指令する目標値に対して小さい値となる。
ステップＳ２２では、マイコン１４がその充電電流の減少を検出する。マイコン１４は、検出した充電電流と自己が意図する指令値とを比較し、その差分が値ΔＣ以上であるか否かを判断する。その差分がΔＣ以上であれば（ＹＥＳ）、ステップＳ２４へ進む。そうでなれければ（ＮＯ）、ステップＳ１８へ進む。
ステップＳ２４では、先に説明したように、マイコン１４は充電電流の目標値を１段階だけ低下する。例えば、充電電流の目標値をＣＣ１としている場合には、その目標値をＣＣ２に低下する。詳しくは、例えばマイコン１４は基準電圧回路１２６のスイッチング素子１３６をＯＮしている場合には、そのスイッチング素子１３６をオフしてスイッチング素子１３７をオンする。そしてステップＳ１８へ進む。以降、図７に示した充電装置４の場合と同様である。